燃煤電廠石膏雨污染排放實測

2017-12-12 10:51:30 來源:《環境監測管理與技術》作者:吳曉蔚劉啟貞等　點擊量：評論 (0)

摘要：對上海市8臺燃煤機組開展了石膏雨和相關污染物排放監測,考察部分燃煤電廠石膏雨排放對周邊居民生活和電廠生產造成的影響。結果表明,采用GGH并加熱到一定溫度,同時對除霧器進行優化的機組煙塵和可凝結顆粒物

摘要：對上海市8臺燃煤機組開展了石膏雨和相關污染物排放監測,考察部分燃煤電廠石膏雨排放對周邊居民生活和電廠生產造成的影響。結果表明,采用GGH并加熱到一定溫度,同時對除霧器進行優化的機組煙塵和可凝結顆粒物濃度均較低,石膏雨沉降和液滴均未檢出,無冷凝回流液;雖然裝有濕式電除塵器和GGH的機組石膏雨沉降未檢出,但液滴濃度較高;僅裝有濕式電除塵器的2臺機組中1臺檢出石膏雨沉降;對照機組石膏雨沉降和液滴濃度均較高。建議電廠提升排煙溫度,同時采取措施消除煙氣中石膏夾帶,徹底消除石膏雨,在標準制定時應充分考慮目前燃煤電廠多種污染物排放情況及其對環境的影響,尤其是石膏雨和可凝結顆粒物,制定相應的監測方法和評價體系,將其納入火電廠排放標準中。

目前我國燃煤機組基本完成了脫硫系統安裝，90%以上的脫硫系統采用石灰石石膏濕法脫硫。脫硫出口排煙溫度較低，帶有飽和水的煙氣在排出過程中部分冷凝形成液滴，煙氣自煙囪口排出后不能有效的抬升、擴散到大氣中，冷凝液滴在煙囪周圍落地后有白色固體物殘留，形成所謂的石膏雨現象，嚴重污染電廠及周邊地區的環境。

截至目前，上海市共有燃煤機組51臺，總裝機容量為1507.3萬kW，全部裝有脫硫系統，采用石灰石石膏濕法脫硫的機組裝機容量為1498萬kW。近年來，上海市部分燃煤電廠石膏雨排放對周邊居民生活及電廠生產產生不良影響，引發的環境信訪事件越來越多。作為國際大都市，上海市在積極推進脫硫脫硝等環保工程的同時，也在切實關注這些環保工程帶來的后續影響。上海市人民政府于2013年4月8日印發的《上海市2013年節能減排和應對氣候變化重點工作安排》中，明確提出“開展燃煤電廠脫硫設施煙氣旁路取消和石膏雨污染防治研究試點項目”，將石膏雨的污染與防治提上了日程。

1試驗方法

1.1監測項目和機組的選取

燃煤電廠排放的一次顆粒物實質上包括可過濾顆粒物(FPM)與可凝結顆粒物(CPM)，目前國內標準方法中的煙塵實際為FPM，美國EPA對CPM的定義為：該物質在煙道溫度狀況下在采樣位置處為氣態，離開煙道后在環境狀況下降溫數秒內凝結成為液態或固態，此類物質通常以冷凝核的形式存在，空氣動力學直徑<1μm，屬于微細顆粒物。研究表明CPM排放與FPM水平相當[9-10]，燃煤電廠排放的CPM由煙囪排出后，在一定的氣象條件下，容易變成顆粒物隨石膏雨直接降下。因此，除測量與石膏雨排放密切相關的石膏雨沉降量和液滴濃度外，同時對煙塵和CPM濃度進行監測，此外還對部分機組煙氣中冷凝回流液進行收集，測量其pH值和硫酸根濃度。

上海市燃煤電廠主要以裝機容量30萬kW以上的大機組為主，部分機組針對石膏雨防治已采取一些措施，如煙氣換熱器(GGH)和濕式電除塵器，測量項目為煙塵、CPM、石膏雨沉降斑點數、石膏雨沉降量、液滴濃度、排煙溫度、冷凝回流液pH、冷凝回流液硫酸根濃度，機組情況見表1。其中U2、U4和U6機組均裝有GGH，U2機組采用傳統的回轉式GGH，以熱煙氣為熱源進行換熱，U4機組的GGH以水為介質對冷、熱煙氣進行換熱，U6機組采用回熱式GGH，以蒸汽為熱源對凈煙氣加熱。U3和U5機組僅針對治理設施進行了一些優化，U8機組未采用任何石膏雨防治措施，選為對照機組。監測項目有煙塵、CPM、石膏雨沉降斑點數、石膏雨沉降量、液滴濃度、排煙溫度、冷凝回流液pH值、冷凝回流液中SO42-質量濃度。

1.2測量方法

煙塵按照國家標準方法[13]采樣，儀器采用青島嶗山應用技術研究所生產的3012H型煙塵采樣儀，采樣完成后送實驗室烘干、稱量，根據采用體積計算煙塵濃度，平行采樣3次，測定結果取平均值。

CPM按照EPA方法[14]采用3012H煙塵采樣儀采樣，煙氣經冷凝器進入干式沖擊瓶，降溫后由CPM濾膜再捕集，沖擊瓶及濾膜捕集部分之和為CPM，現場采樣完成后，沖擊瓶內組分立即充入N2吹脫以去除其中溶解的SO2氣體;CPM濾膜分別使用水及正己烷萃取，沖擊瓶內液體使用正己烷萃取，正己烷萃取液經干燥后殘余物至恒重后即為有機組分質量;水溶液經烘干至液體少于10mL后置于室溫下干燥至恒重即為無機組分質量，有機組分與無機組分之和為CPM。

石膏雨沉降量測試采用沉降盤采集，沉降盤材質為304不銹鋼，擺放時間以24h為周期，通過測量當天的氣象條件確定沉降盤的擺放位置，采樣完成后送實驗室進行稱重，經計算獲得單位時間內石膏雨沉降至地面的濃度。石膏雨沉降斑點數測試參照石膏雨沉降量測試方法，測試時用秒表計量時間，計算沉降的顆粒數，測試時間以短時間間隔為主，持續5min～10min，前后測試3次，取測量平均值。

煙氣液滴濃度在煙囪出口位置進行測量，采用3012H煙塵采樣儀和玻璃制液滴捕集裝置采樣，采樣完成后送實驗室用重量法測量液滴含量，測試期間共測量3次，取測量平均值。

冷凝回流液由專人采樣，采樣完成后送交實驗室分析pH值和硫酸根質量濃度。

測量期間同時記錄濕度、溫度、風速、風向等氣象參數。

2結果與討論

2.1煙塵和CPM監測結果

煙塵和CPM排放的監測結果見表2。煙塵監測的結果表明，U3機組排放濃度最高，排放濃度為17.4mg/m3，其他機組排放濃度均未達到10mg/m3;對照機組U8排放濃度僅次于U3機組;使用布袋除塵器的U2機組煙塵排放濃度最低，僅為1.46mg/m3，布袋除塵器的除塵效果好于靜電除塵器;裝有靜電除塵器同時增加濕式電除塵器的機組中U4機組排放濃度較低，僅為2.5mg/m3;另兩臺機組的排放濃度并不低，可能與濕式電除塵器的運行并未完全優化好有關;煙塵排放濃度較低的還有U6機組，排放濃度為1.63mg/m3，盡管該機組并未裝有濕式電除塵器，但由于靜電除塵器優化效果較好，其排放濃度也較低。

CPM的監測結果顯示8臺機組中有7臺的CPM排放濃度高于煙塵，排放規律與煙塵一致。U3機組排放濃度最高，為21.9mg/m3，U3機組僅優化煙囪氣流，監測結果表明該措施并不能減少CPM排放;對照機組U8排放濃度僅次于U3機組;裝有濕式電除塵器的U1和U7機組CPM的測量結果僅次于U3和U8機組，另一臺裝有濕式電除塵器的U4機組排放濃度則較

低，濕式電除塵器對于CPM的去除仍需進一步研究;裝有布袋除塵器的U2機組CPM排放濃度僅為4.33mg/m3;排放濃度最低的為U6機組，其煙塵濃度也為測量機組中最低，該機組僅裝有靜電除塵器，濃度較低可能與該機組靜電除塵器電場數較多及優化效果較好有關。